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如何根據Versal ACAP架構的描述來使用XPE

FPGA開發圈 ? 2021-10-28 16:49 ? 次閱讀

對于任何一項設計,要想盡可能實現最低的功率包絡,都需要在設計周期早期準確估算功耗。早期估算有助于選擇合適的器件、充分發揮架構優勢、更改設計拓撲,以及使用不同 IP 塊。在設計階段早期妥善權衡取舍,可以幫助用戶在滿足規格要求的同時,將自身產品更快速推向市場。

本文檔旨在介紹如何根據 Versal ACAP 架構的描述來使用 Xilinx Power Estimator (XPE)。

UG1275

賽靈思提供了 2 種類型的功耗估算工具:通常用于在設計實現之前進行估算的 XPE,以及準確性更高、適合在設計實現期間使用的 Vivado Report Power。二者都包含豐富的功能,能夠助力創建低功耗 ACAP 設計。

針對整個設計周期內的各種功耗難題,賽靈思建議采用如下功耗方法論 (Power Methodology) 解決。

在工程的概念設計和架構探索階段,利用有限的設計架構詳情來評估功耗預算至關重要。XPE 可以解決大部分早期功耗估算難題。它通常適用于工程的預設計和預實現階段,有助于根據應用的具體需求進行架構評估、器件選擇、選擇合適的電源組件,以及散熱管理解決方案。

保證有效執行功耗估算的設計注意事項

XPE 中的設計輸入分類為以下 3 個類別:

● 設計創建:設計創建表示手動輸入功耗估算,隨后開始依次選擇正確的器件、散熱條件規格以及更重要的是,配置平臺管理控制器。完成設計配置后,使用“快速估算 (Quick Estimate)”和“IP 管理器 (IP Manager)”來創建設計,然后在各塊工作表上進行優化。

● 設計移植:設計移植首先需將上一代 XPE 設計 (.xpe) 導入“匯總 (Summary)”工作表。導入流程僅檢索與 Versal架構相關的數據,主要是可編程邏輯 (PL) 和處理器系統 (PS) 配置。因此,它需要完成器件選擇和配置,以便完成設計創建,此外還需要通過 IP Manager 或者通過在塊工作表中手動輸入來添加所需的新的塊。

● 設計分析:設計分析因 Vivado 中創建的 Versal ACAP 設計而異,通過將設計分析導入 XPE 即可進行進一步的分析或后處理。

使用處理器系統工作表

Versal ACAP 將功能豐富的 64 位雙核 Arm Cortex-A72 和雙核 Arm Cortex-R5F 處理器系統 (PS)、賽靈思可編程邏輯 (PL) 架構以及 AI 引擎 (AI Engine) 全都集成到單一器件內。

低功耗域和全功耗域

處理器子系統 (PS) 工作表分為 2 個域:低功耗域 (Low Power Domain) 和全功耗域 (Full Power Domain)。這些功耗域可開啟和關閉。以下圖例分別展示了低功耗域和全功耗域。

處理器和 PLL

Versal 架構的 PS 為全功耗域集成了功能豐富的 64 位雙核 Arm Cortex-A72 (APU),并為低功耗域集成了雙核 ArmCortex-R5F (RPU) 處理器系統 (PS)。在全功耗域中可使用 APU PLL 來為 Arm Cortex-A72 核、L2 高速緩存、FPD 互連結構和 CCI 生成時鐘。在低功耗域中可使用 RPU PLL 來為 Arm Cortex-R5F 核、TCM、OCM 和 LPD 互連結構生成時鐘。

注:使用 A72 時,必須啟用 L2 高速緩存,XPE 會自動將其啟用并向 FPD 添加電源。

存儲器和 I/O 接口

Arm Cortex-A72 和 Cortex-R5F CPU 系統還包含片上 TCM、OCM 存儲器、L2 高速緩存和豐富的外設連接接口。

高速緩存一致性互連 (CCI)

所謂 CCI 表示將部分互連和一致性功能組合到一起的塊?!柏撦d (Load)”字段值取決于應用,范圍為 0% - 100%。此Load 值與“互連負載 (Load for Interconnect)”值相同。允許的最大頻率與對應速度等級的 APU 頻率范圍相同。

責任編輯:haq

原文標題:XPE 助力設計早期準確功耗估算

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